CN204044810U - Usb设备及工作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种USB设备及工作系统。所述USB设备包括从机主控、与所述从机主控连接的存储模块、主机主控、与所述主机主控和从机主控分别连接的切换装置、与所述切换装置连接且用于与智能移动设备建立连接的第一接口、以及与所述主机主控连接且用于与主机设备或电源设备建立连接的第二接口；当所述USB设备工作在主机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述主机主控连接的路径；当所述USB设备工作在从机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述从机主控连接的路径。上述USB设备及工作系统，能在智能移动设备没电时，自动实现USB设备工作模式的转换，对智能移动设备进行充电，不需拔掉USB设备，操作便捷。

Description

USB设备及工作系统

技术领域

本实用新型涉及存储领域，特别是涉及一种USB设备及工作系统。

背景技术

随着智能移动通信设备的普及，智能移动通信设备已成为人们生活中的不可或缺的产品。常用的智能移动通信设备，例如智能手机，其数据存储方式一般采用内建内存或存储卡的方式进行，因智能手机的内建内存通常为固定的容量，无法进行容量扩充，当内存中存储的文件或数据达到一定大小后，就必须将部分文件或数据删除，以免带来存储容量不够的问题；采用存储卡的方式进行数据存储，虽然可以进行储存容量的扩充，但存储卡无法与智能卡进行热插拔，使用不方便。

因智能手机的内建内存不能满足数据存储需求，USB设备的出现极大的方便了智能手机的移动存储需求。而智能手机一般只设有一个Micro USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口，该Micro USB接口同时作为智能手机的数据传输接口和充电接口，当智能手机上的Micro USB接口上连接有USB设备时，则智能手机没电时，需要拔下USB设备，插上充电线给智能手机充好电后，再拔下充电线，插上USB设备，如此智能手机才能重新访问USB设备中的内容，整个过程，操作繁琐，非常费时费力。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的智能移动通信设备在读取USB设备内的数据及自身充电之间进行切换操作繁琐的问题，提供一种操作便捷的USB设备。

此外，还有必要提供一种操作便捷的USB设备的工作系统。

一种USB设备，包括从机主控和与所述从机主控连接的存储模块，所述USB设备还包括主机主控、与所述主机主控和从机主控分别连接的切换装置、与所述切换装置连接且用于与智能移动设备建立连接的第一接口、以及与所述主机主控连接且用于与主机设备或电源设备建立连接的第二接口；所述第一接口包括第一电源线端子、第一正数据线端子、第一负数据线端子、第一检测线端子和第一接地线端子；当所述USB设备工作在主机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述主机主控连接的路径，所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述主机主控连接，所述第一检测线端子空接；当所述USB设备工作在从机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述从机主控连接的路径，所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述从机主控连接，所述第一检测线端子接地。

在其中一个实施例中，所述切换装置包括路径切换器和检测线切换器，当所述USB设备工作在主机模式下时，所述路径切换器建立所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述主机主控连接，所述检测线切换器使得所述第一检测线端子空接；当所述USB设备工作在从机模式下时，所述路径切换器建立所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述从机主控的连接，所述检测线切换器使得所述第一检测线端子接地。

在其中一个实施例中，所述USB设备包括电源模块，所述电源模块一端与所述主机主控连接，能给所述主机主控提供电源，并能通过所述第一接口给连接在所述第一接口上的智能移动设备充电，另一端与所述第二接口连接，使得主机设备或电源设备能给所述电源模块充电。

在其中一个实施例中，所述第二接口包括第二电源线端子、第二接地线端子、第二正数据线端子和第二负数据线端子，所述第二接口与所述从机主控连接。

在其中一个实施例中，所述USB设备还包括模式开关，所述模式开关一端与所述第二接口连接，另一端与所述从机主控连接；所述模式开关用于在所述第一接口连接智能移动设备且所述第二接口连接主机设备时，断开所述USB设备与主机设备的通信连接。

在其中一个实施例中，所述模式开关为硬件模块，所述硬件模块为二极管、三极管、场效应管或模拟开关芯片中任意一种。

在其中一个实施例中，所述第一接口和第二接口均为USB公接口、Mini USB公接口、Micro USB公接口、USB母接口、Mini USB母接口、Micro USB母接口中任意一种。

一种USB设备的工作系统，包括智能移动设备，所述USB设备的工作系统还包括所述的USB设备，所述智能移动设备通过所述第一接口与所述USB设备建立连接，所述智能移动设备控制所述USB设备进行工作模式的切换。

在其中一个实施例中，所述USB设备的工作系统还包括通过第二接口与所述USB设备建立连接的主机设备或电源设备，所述主机设备或电源设备直接与所述USB设备连接或者通过USB传输线进行连接。

在其中一个实施例中，所述USB设备还包括电源模块，所述电源模块一端与所述主机主控连接，另一端与所述第二接口连接；所述主机设备或电源设备或电源模块给所述USB设备和智能移动设备提供电源。

上述USB设备及工作系统，若USB设备工作在主机模式，通过切换装置建立第一接口与主机主控连接的路径，通过第二接口外接的电源对第一接口上的智能移动设备提供电源，若USB设备工作在从机模式，切换装置建立第一接口与从机主控连接的路径，智能移动设备能写入数据到存储模块中或从存储模块中读出数据，能在智能移动设备没电时，自动实现USB设备工作模式的转换，对智能移动设备进行充电，不需拔掉USB设备，操作便捷。

附图说明

图1为一个实施例中USB设备的电路结构框图；

图2为另一个实施例中USB设备的电路结构框图；

图3为一个实施例中USB设备的部分电路结构框图；

图4为另一个实施例中USB设备的电路结构框图；

图5为另一个实施例中USB设备的电路结构框图；

图6为一个实施例中USB设备的工作系统的电路结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一个实施例中USB设备的结构示意图。如图1所示，该USB设备，包括从机主控10、存储模块20、主机主控30、切换装置40、第一接口50和第二接口60。

从机主控10分别与存储模块20、主机主控30和切换装置40分别相连。

存储模块20可为闪存、也可为其他存储器件，如铁电存储器、相变存储器、EEPROM等，但不限于此。

主机主控30与切换装置40相连。

第一接口50与切换装置40相连。第一接口50用于与智能移动设备建立连接。第一接口50可为USB公接口、Mini USB公接口、Micro USB公接口、USB母接口、Mini USB母接口、Micro USB母接口中任意一种。智能移动设备可包括智能手机、平板电脑、个人数字助理等。优选的，第一接口50为Micro USB公接口。

第一接口50包括第一电源线端子(VBUS)、第一正数据线端子(D+)、第一负数据线端子(D－)、第一检测线端子(ID)和第一接地线端子(GND)。

第二接口60与主机主控30相连。第二接口60用于与主机设备或电源设备建立连接，也可以与OTG(On-The-Go)设备连接。当第二接口60与OTG设备连接时，该OTG设备作为主机设备，给USB设备提供电源。第二接口60可为USB公接口、Mini USB公接口、Micro USB公接口、USB母接口、Mini USB母接口、Micro USB母接口中任意一种。其中，主机设备可为电脑等。优选的，第二接口60为Micro USB母接口。

当该USB设备工作在主机模式下，切换装置40建立第一接口50与主机主控30连接的路径，该第一正数据线端子和第一负数据线端子与该主机主控30连接，该第一检测线端子空接。通过该第二接口60外接的电源为连接到第一接口50上的智能移动设备提供电源。

当该USB设备工作在从机模式下，切换装置40建立第一接口50与从机主控10连接的路径，第一正数据线端子和第一负数据线端子与从机主控10连接，该第一检测线端子接地。连接到第一接口50上的智能移动设备为该USB设备提供工作所需的电源，并能够写入数据到该存储模块20中或从该存储模块中读出数据。

上述USB设备，若USB设备工作在主机模式，通过切换装置建立第一接口与主机主控连接的路径，通过第二接口外接的电源对第一接口上的智能移动设备提供电源，若USB设备工作在从机模式，切换装置建立第一接口与从机主控连接的路径，智能移动设备能写入数据到存储模块中或从存储模块中读出数据，能在智能移动设备没电时，自动实现USB设备工作模式的转换，对智能移动设备进行充电，不需拔掉USB设备，操作便捷。

在一个实施例中，第二接口60包括第二电源线端子和第二接地线端子。进一步的，第二接口60还可包括第二正数据线端子和第二负数据线端子。此外，第二接口60还可包括第二检测线端子，该第二检测线端子接地，从而表明第二接口60上接的OTG设备只能作为主机设备。

如图2所示，第二接口60还与从机主控10连接。第二接口60能够外接主机设备或电源设备给USB设备和/或给与第一接口50连接的智能移动设备供电。

第二接口60与从机主控连接，该第二接口包括第二电源线端子和第二接地线端子。

进一步的，在一个实施例中，如图3所示，切换装置40包括路径切换器401和检测线切换器402。该路径切换器401为一多工器，能够根据智能移动设备的命令和/或USB设备的命令自动切换到第一接口50与主机主控30连接的路径或者自动切换到第一接口50与从机主控10连接的路径。检测线切换器402能够根据智能移动设备的命令和/或USB设备的命令自动切换使得第一检测线端子接地或空接。检测线切换器402可为一模拟开关，通过控制模拟开关的导通或截止使得第一检测线端子接地或空接。该模拟开关可为模式切换开关芯片、二极管、三极管、场效应管中的任意一种。为了使智能移动设备的工作模式切换更加准确，优选的，模拟开关选用模式切换开关芯片。图3中，第一接口50为Micro USB公接口，包括第一电源线端子(VBUS)、第一正数据线端子(D+)、第一负数据线端子(D－)、第一检测线端子(ID)和第一接地线端子(GND)。

具体的，当USB设备工作在主机模式下时，路径切换器401建立第一正数据线端子和第一负数据线端子与主机主控30连接，检测线切换器402使得该第一检测线端子空接；当USB设备工作在从机模式下时，路径切换器401建立该第一正数据线端子和第一负数据线端子与从机主控10的连接，检测线切换器402使得该第一检测线端子接地。

在一个实施例中，如图4所示，USB设备还包括电源模块70，电源模块70一端与主机主控30连接，能给主机主控30提供电源，并能通过第一接口50给连接在第一接口50上的智能移动设备充电，另一端与第二接口60连接，使得主机设备或电源设备能给电源模块70充电。

在一个实施例中，如图5所示，USB设备还包括模式开关80，模式开关80一端与第二接口60连接，另一端与从机主控10连接；模式开关80用于在第一接口50连接智能移动设备且第二接口60连接主机设备时，断开USB设备与主机设备的通信连接，即断开第二接口60中第二正数据线端子和第二负数据线端子与从机主控10的连接。

模式开关80为硬件模块或软件模块，该硬件模块为二极管、三极管、场效应管或模拟开关芯片中任意一种。软件模块是指烧录在从机主控10中的软件程序。采用模式开关80控制自动断开USB设备与主机设备的通信连接，方便进行模式切换。

图6为一个实施例中USB设备的工作系统的电路结构框图。如图6所示，该USB设备的工作系统，包括USB设备1和智能移动设备2，智能移动设备2通过第一接口50与USB设备1建立连接。

USB设备1为上述图1至图5中所描述的USB设备。

智能移动设备2上安装有控制该USB设备1的应用程序，该智能移动设备通过该应用程序控制USB设备1进行工作模式的切换。智能移动设备2可为智能手机、平板电脑、个人数字助理等中任意一种。优选的，该智能移动设备2为智能手机。

USB设备1内存储有该应用程序的安装包，当USB设备1首次连接到智能移动设备2时，该应用程序能够自动或者由用户选择安装到智能移动设备2中。此外，该应用程序的安装包可由用户在对应的网站上下载安装，在此不作限定。

进一步的，第一接口50可与智能移动设备2直接连接或者通过USB传输线连接。若第一接口50与智能移动设备2的接口不匹配时，第一接口50与智能移动设备2通过USB传输线进行连接，例如第一接口50为USB母接口，智能移动设备2上的接口为Micro USB母接口，则USB设备1与智能移动设备2通过一端为USB公接口，另一端为Micro USB公接口的USB传输线进行连接。若USB设备1的第一接口50与智能移动设备2的接口相互匹配，则USB设备1与智能移动设备2可以直接连接，也可以通过USB传输线连接，例如，智能移动设备2的对外接口为Micro USB母接口，第一接口50为Micro USB公接口，则USB设备1和智能移动设备2直接连接或通过一端为Micro USB母接口，另一端为Micro USB公接口的USB传输线进行连接。

当USB设备1不包括电源模块70或者电源模块70的电源耗尽时，该USB设备的工作系统还包括通过第二接口60与USB设备1建立连接的主机设备或者电源设备3。该主机设备或电源设备3可以直接与USB设备1连接或者通过USB传输线4进行连接。优选的，主机设备或电源设备3与USB设备1通过USB传输线4进行连接。该电源设备可为移动电源设备。

当USB设备1包括电源模块70，且USB设备通过第二接口60连接有主机设备或电源设备3时，优先选择主机设备或电源设备的电源提供给USB设备1和智能移动设备2。此外，也可选择主机设备或电源设备3的电源先对电源模块70进行充电，再由电源模块70对USB设备1的其他模块以及智能移动设备2供电。

该USB设备的工作模式转换过程，包括：

(1)该USB设备通过第一接口与智能移动设备连接，当该USB设备的从机主控接收到该智能移动设备发出的智能移动设备从主机模式切换到从机模式的命令时，控制该切换装置建立该主机主控与该第一接口的连接，且将该第一接口的第一检测线端子空接。

具体的，当智能移动设备需要从主机模式切换到从机模式时，智能移动设备发出命令给USB设备，USB设备的从机主控接收到智能移动设备发出的主机模式切换到从机模式的命令后，控制切换装置建立主机主控与第一接口的连接，同时使第一接口中的第一检测线端子空接。

(2)当该USB设备的主机主控接收到该智能移动设备发出的从机模式切换到主机模式的命令后，控制该切换装置建立该从机主控与该第一接口的连接，且将该第一接口的第一检测线端子接地。

具体的，当智能移动设备需要由从机模式切换到主机模式时，智能移动设备发出命令给USB设备，USB设备的主机主控接收到智能移动设备发出的主机模式切换到从机模式的命令后，控制切换装置建立主机主控与第一接口的连接，同时使第一接口中的第一检测线端子接地。

或者，当该USB设备的主机主控不间断查询该智能移动设备将状态设置为主机模式，若是，则该主机主控控制该切换装置建立该从机主控与该第一接口的连接，且将该第一接口的第一检测线端子接地。

具体的，当智能移动设备需要由从机模式切换到主机模式时，智能移动设备将状态变更为需要由从机模式变更为主机模式的状态，主机主控不间断的查询该状态是否设置为主机模式，当查询到该状态时，则主机主控控制切换装置建立从机主控与第一接口的连接，同时使第一接口中的第一检测线端子接地。

进一步的，该USB设备的工作模式转换方法还包括：通过该智能移动设备检测该第一接口中的第一检测线端子是否接地，若是，则该智能移动设备处于主机模式，该USB设备处于从机模式，该智能移动设备给该USB设备提供工作所需的电源；否则，该智能移动设备处于从机模式，该USB设备处于主机模式，该USB设备通过内置电源模块或通过该第二接口连接的主机设备或电源设备给该智能移动设备提供电源。

此外，USB设备需要从主机模式切换为从机模式或由从机模式切换到主机模式时，需要开启智能移动设备上安装的应用程序实现，若在USB设备连接智能移动设备时，没有开启该应用程序进行控制，则不能进行主从模式切换，只能工作在其中一种模式。

该USB设备的数据通信过程，包括：

(1)将智能移动设备缓存划分部分空间作为该USB设备的数据缓存空间。

具体的，数据缓存空间的大小根据需要设定。

(2)将该智能移动设备待读取的数据根据该数据缓存空间的大小分成多个分片数据。

(3)当USB设备与智能移动设备连接且该USB设备工作在从机模式，每次将多个分片数据中的一个分片数据通过第一接口上传到智能移动设备的数据缓存空间中，上传完成后，该从机主控接收到该智能移动设备发出的该USB设备切换到主机模式的命令后，控制该切换装置建立第一接口与主机主控连接的路径，且将第一接口的第一检测线端子空接。

(4)当该智能移动设备检测到数据缓存空间中的数据读取完成时，该主机主控接收到该智能移动设备发出的该USB设备切换到从机模式的命令，控制该切换装置建立第一接口与从机主控的连接，且将第一接口的第一检测线端子接地。

或者，当该智能移动设备检测到数据缓存空间中的数据读取完成时，该主机主控查询到该智能移动设备将状态设置为主机模式时，控制该切换装置建立第一接口与从机主控的连接，且将第一接口的第一检测线端子接地。

重复将分片数据(该分片数据为与上次所传的分片数据不同的分片数据)上传到该智能移动设备的数据缓存空间中直到该智能移动设备要读取的数据全部读取完后终止。此外，用户退出应用程序时，数据通信方法的流程也终止，且智能移动设备只能工作在主机或从机一种工作模式下。

具体的，将待读的数据分成多个分片数据。例如，将200MB(兆比特)待读数据分成10个20MB分片数据，每次上传一个分片数据到智能移动设备的数据缓存空间中，上传完成后，控制切换装置建立该USB设备的第一接口与主机主控的连接路径，并使得第一接口中的第一检测线端子空接。等智能移动设备的缓存中的20M分片数据读取完成后，重新控制切换装置建立第一接口与从机主控的连接，并使得第一接口中的第一检测线端子接地，再上传20M分片数据到智能移动设备的数据缓存空间中，重复以上过程直到这200M数据全部上传完成。

上述USB设备的数据通信过程，在智能移动设备工作在主机模式时，USB设备将智能移动设备待读取的数据缓存到智能移动设备中，从而使得智能移动设备在充电时也能读取到USB设备中存储的数据，且因数据接口传输速度非常快，使得数据缓存可以很快完成，从而使得智能移动设备充电时，几乎不影响用户对USB设备的使用，用户的体验会非常好。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种USB设备，包括从机主控和与所述从机主控连接的存储模块，其特征在于，所述USB设备还包括主机主控、与所述主机主控和从机主控分别连接的切换装置、与所述切换装置连接且用于与智能移动设备建立连接的第一接口、以及与所述主机主控连接且用于与主机设备或电源设备建立连接的第二接口；所述第一接口包括第一电源线端子、第一正数据线端子、第一负数据线端子、第一检测线端子和第一接地线端子；当所述USB设备工作在主机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述主机主控连接的路径，所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述主机主控连接，所述第一检测线端子空接；当所述USB设备工作在从机模式下，所述切换装置建立所述第一接口与所述从机主控连接的路径，所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述从机主控连接，所述第一检测线端子接地。

2.根据权利要求1所述的USB设备，其特征在于，所述切换装置包括路径切换器和检测线切换器，当所述USB设备工作在主机模式下时，所述路径切换器建立所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述主机主控连接，所述检测线切换器使得所述第一检测线端子空接；当所述USB设备工作在从机模式下时，所述路径切换器建立所述第一正数据线端子和第一负数据线端子与所述从机主控的连接，所述检测线切换器使得所述第一检测线端子接地。

3.根据权利要求1所述的USB设备，其特征在于，所述USB设备包括电源模块，所述电源模块一端与所述主机主控连接，能给所述主机主控提供电源，并能通过所述第一接口给连接在所述第一接口上的智能移动设备充电，另一端与所述第二接口连接，使得主机设备或电源设备能给所述电源模块充电。

4.根据权利要求1所述的USB设备，其特征在于，所述第二接口包括第二电源线端子、第二接地线端子、第二正数据线端子和第二负数据线端子，所述第二接口与所述从机主控连接。

5.根据权利要求4所述的USB设备，其特征在于，所述USB设备还包括模式开关，所述模式开关一端与所述第二接口连接，另一端与所述从机主控连接；所述模式开关用于在所述第一接口连接智能移动设备且所述第二接口连接主机设备时，断开所述USB设备与主机设备的通信连接。

6.根据权利要求6所述的USB设备，其特征在于，所述模式开关为硬件模块，所述硬件模块为二极管、三极管、场效应管或模拟开关芯片中任意一种。

7.根据权利要求1所述的USB设备，其特征在于，所述第一接口和第二接口均为USB公接口、Mini USB公接口、Micro USB公接口、USB母接口、Mini USB母接口、Micro USB母接口中任意一种。

8.一种USB设备的工作系统，包括智能移动设备，其特征在于，所述USB设备的工作系统还包括如权利要求1或2或4至7中任一项所述的USB设备，所述智能移动设备通过所述第一接口与所述USB设备建立连接，所述智能移动设备控制所述USB设备进行工作模式的切换。

9.根据权利要求8所述的USB设备的工作系统，其特征在于，所述USB设备的工作系统还包括通过第二接口与所述USB设备建立连接的主机设备或电源设备，所述主机设备或电源设备直接与所述USB设备连接或者通过USB传输线进行连接。

10.根据权利要求8或9所述的USB设备的工作系统，其特征在于，所述USB设备还包括电源模块，所述电源模块一端与所述主机主控连接，另一端与所述第二接口连接；所述主机设备或电源设备或电源模块给所述USB设备和智能移动设备提供电源。